張小龍 劉 杰 韓躍新 李艷軍 張淑敏 王 越

(1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽110819;2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都610000)

我國鐵礦資源總量豐富，但由于礦石品位低、鐵礦物嵌布粒度細(xì)、礦物組成復(fù)雜、優(yōu)質(zhì)鐵礦資源匱乏、復(fù)雜難選鐵礦石利用率低以及國內(nèi)鐵礦石生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能不足［1-4］，致使國內(nèi)鐵礦石產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足鋼鐵企業(yè)的需求［5-6］，給選礦工作者帶來巨大的挑戰(zhàn)。目前隨著地表鐵礦資源的逐漸開采，地下開采將成為今后的主要發(fā)展趨勢［7-8］。本研究在國內(nèi)以往微細(xì)粒難選鐵礦石選礦工藝研究工作基礎(chǔ)上［9-11］，針對某深部鐵礦石進(jìn)行了系統(tǒng)的選別工藝研究，最終確定了階段磨礦—弱磁選—強(qiáng)磁選—混磁精礦反浮選工藝流程，并取得了良好的選別指標(biāo)，為該礦石的利用提供了依據(jù)，可為類似深部難選鐵礦石的選別工藝提供了參考。

1 試驗原料

本試驗以遼寧某開采深度為1 400 m 的深部鐵礦石為研究對象，與表面鐵礦石相比，深部礦石礦物組成簡單，粒度較細(xì)，礦石中磁鐵礦常包裹在赤鐵礦中，呈交代殘余結(jié)構(gòu)，由于磁鐵礦有強(qiáng)磁性更易于鐵礦物回收。粉磨時深部礦石發(fā)生應(yīng)力釋放，更易破碎。其主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，礦物組成和鐵物相分析結(jié)果分別見表2、表3。

由表1 可知:試驗礦石中主要有用元素為鐵，礦石平均鐵品位37.03%，F(xiàn)eO 含量為12.25%;主要雜質(zhì)成分為硅，SiO2含量達(dá)38.62%;硫、磷等有害元素含量很低。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Main chemical composition of run-of-mine ore %

表2 礦石中主要礦物含量Table 2 Main mineral content of run-of-mine ore %

表3 礦石鐵物相分析結(jié)果Table 3 Iron phase analysis of run-of-mine ore %

表2 表明，礦石中的主要礦物為石英、磁鐵礦、赤鐵礦，微量礦物有含鐵白云石、角閃石、云母、磷灰石等，還含有極少量的釩鈦磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦等。

表3 表明，礦石中鐵主要以磁性鐵及赤褐鐵礦的形式存在，分布率分別為72.83%、22.52%，菱鐵礦、硫鐵礦和硅酸鐵含量相對較低，礦石中主要回收對象為磁性鐵和赤褐鐵礦。

2 試驗結(jié)果及討論

2.1 一段磨礦—弱磁選—強(qiáng)磁預(yù)選試驗

根據(jù)原礦礦石性質(zhì)，擬采用階段磨礦階段選別流程處理該鐵礦石，強(qiáng)磁選采用SLon 500 立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)，磁介質(zhì)為φ2 mm 棒介質(zhì)，脈動沖程為25 mm，沖次為150 r/min，弱磁選采用RK/CRS 400 mm×300 mm 磁選機(jī)。

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗

在磨礦細(xì)度為－0.043 mm 分別占70%、75%、85%、95%條件下按圖1 流程進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗，結(jié)果見圖2。

圖2 表明，隨著磨礦細(xì)度的增加，混磁精礦鐵品位提高，當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到－0.043 mm 含量占75%以上時，混磁精礦鐵品位達(dá)到48.13%以上，但隨著磨礦細(xì)度進(jìn)一步提高，磁選中細(xì)粒級鐵礦物損失，鐵回收率開始下降。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度以－0.043 mm 占75%為宜。

圖1 磨礦細(xì)度試驗流程Fig.1 Flowsheet for different grinding fineness

圖2 磨礦細(xì)度試驗結(jié)果Fig.2 Test results at different grinding fineness

2.1.2 磁選流程試驗

在磨礦細(xì)度為－0.043 mm 占75%條件下進(jìn)行了一系列的磁選磁場強(qiáng)度條件試驗，確定的磁選流程見圖3。采用圖3 流程進(jìn)行混磁精(即反浮選給礦)制備試驗，結(jié)果見表4。

圖3 混磁精制備流程Fig.3 Flowsheet on preparation of mixed magnetic concentrate

表4 混磁精礦制備試驗結(jié)果Table 4 Test result of mixed magnetic concentrate preparation operation %

由表4 可知，原礦經(jīng)1 段弱磁選—兩段強(qiáng)磁選試驗，可獲得鐵品位為47.50%、回收率為95.01%的混磁精礦。對混磁精礦、尾礦進(jìn)行鐵物相分析，結(jié)果見表5。

表5 表明:混磁精礦中鐵主要存在于磁性鐵中，另有少部分鐵存在于赤褐鐵礦和菱鐵礦中;尾礦中鐵主要存在于赤褐鐵礦、菱鐵礦及碳酸鐵中。尾礦中鐵含量相對較低，此部分鐵難以回收，可作為最終尾礦。

2.2 混磁精礦再磨—陽離子反浮選試驗

反浮選是針對混磁精礦提鐵降硅的有效手段，試驗采用的反浮選條件試驗流程如圖4 所示。

圖4 反浮選條件試驗流程Fig.4 Flowsheet of reverse flotation process

2.2.1 再磨細(xì)度試驗

在粗選淀粉用量為700 g/t、RS －3 為200 g/t 條件下，進(jìn)行再磨細(xì)度條件試驗，結(jié)果見圖5。

圖5 再磨細(xì)度試驗結(jié)果Fig.5 Reverse flotation test results at different grinding fineness

從圖5 可以看出，隨著再磨細(xì)度的提高，鐵礦物與脈石得到充分解離，精礦的鐵品位有明顯提高，但進(jìn)一步提高磨礦細(xì)度，微細(xì)粒礦物增多，惡化浮選指標(biāo)，導(dǎo)致精礦鐵回收率降低。綜合考慮，確定再磨細(xì)度為－0.038 mm 占95%。

2.2.2 抑制劑淀粉用量試驗

淀粉在鐵礦表面有很強(qiáng)的吸附能力，可在鐵礦物表面形成親水薄膜，是鐵礦石反浮選中最常用的抑制劑。在再磨細(xì)度為－0.038 mm 占95%、粗選RS－3 用量200 g/t 條件下，進(jìn)行不同淀粉用量條件試驗，結(jié)果見圖6。

圖6 淀粉用量試驗結(jié)果Fig.6 Test results on dosage of starch

從圖6 可以看出，隨著淀粉用量的提高，精礦的鐵品位逐漸上升，而精礦的回收率隨之下降，在淀粉用量為700 g/t 時，精礦鐵品位為64.65%、回收率為74.81%，均相對較高。故綜合考慮，反浮粗選抑制劑淀粉用量選取700 g/t。

2.2.3 捕收劑RS－3 用量試驗

在再磨細(xì)度為－0.038 mm 占95%，粗選淀粉用量為700 g/t，捕收劑RS －3 用量分別為150，200，250，300 g/t 條件下進(jìn)行RS－3 用量試驗，結(jié)果見圖7。

圖7 RS－3 用量試驗結(jié)果Fig.7 Test results on dosage of RS-3

由圖7 可知，隨著RS－3 用量的增加，精礦鐵品位一直上升，而精礦回收率則逐漸下降，在RS－3 用量為250 g/t 時精礦品位為67.49%、回收率為65.53%，相對較高。綜合考慮，確定RS－3 用量為250 g/t。

2.2.4 反浮選閉路試驗

在反浮選條件試驗基礎(chǔ)上按圖8 流程進(jìn)行反浮選閉路試驗，結(jié)果見表6。

由表6 可知，混磁精礦經(jīng)1 粗1 精2 掃反浮選，獲得了鐵品位為67.21%、對原礦回收率為85.03%、作業(yè)回收率為89.50%的精礦。

圖8 反浮選閉路試驗流程Fig.8 Flowsheet of the closed circuit operation

表6 反浮選閉路試驗結(jié)果Table 6 Results of closed circuit operation %

對表6 中精礦進(jìn)行鐵化學(xué)物相分析，結(jié)果見表7。

表7 精礦鐵物相分析結(jié)果Table 7 Iron chemical phase analysis of concentrate %

由表7 可知，精礦中的鐵礦物主要以磁性鐵形式存在，分布率為96.37%，其次為碳酸鐵，分布率為1.51%。

3 結(jié) 論

(1)某深部鐵礦石鐵品位為37.03%，主要有用元素為鐵，鐵主要以磁性鐵及赤褐鐵礦的形式存在，分布率分別為72.83%、22.52%，菱鐵礦、硫鐵礦和硅酸鐵含量相對較低;脈石礦物主要為石英、含鐵白云石、角閃石、云母等;硫、磷等有害元素含量很低。

(2)礦樣磨細(xì)至－0.043 mm 占75%后，經(jīng)1 段弱磁選—兩段強(qiáng)磁選試驗，可得到鐵品位47.50%、回收率95.01%的混磁精礦;混磁精礦再磨至－0.038 mm占95%后，在粗選淀粉用量為700 g/t，RS －3 粗選用量為250 g/t、精選為50 g/t、一段掃選和二段掃選均為50 g/t 條件下經(jīng)1 粗1 精2 掃反浮選流程處理，可獲得鐵品位67.21%、回收率85.03%的精礦產(chǎn)品。

(3)采用磁選—反浮選流程處理該深部鐵礦石獲得了較為理想的選別指標(biāo)，對類似復(fù)雜難選深部鐵礦石選礦具有借鑒意義。

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